反射波法在基础柱混凝土缺陷检测中的应用.pdf
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1、 第l l 期 2 0 o 5 年l 1 月 广东土 木与 建筑 GUANGDONG ARCHI TECTURE CI VI L ENCI NEERI NC No 1 1 NOV 2 0 o 5 反射波法在基础柱混凝土缺陷检测 中的应用 朱远 航 ( 清远 市建筑工程质量监督检测站 广 东清远 5 1 1 5 1 5 ) 摘 要 : 为了检测某 工程基础混凝 土柱可能存在的缺陷, 而又避免大范围的土方重新 开挖 。 我们尝试运用反射波 法对 基 础 柱 混凝 土质 量 进 行 检 测 , 从 而获 得 成 功 经验 , 并 对 其 适 用性 进 行理 论 分 析 。 关 键 词 : 反 射 波
2、 法 ;一 维 线 弹性 杆 :应 力 波 理论 l 前 言 某区域范围内有部分商住楼工程 由于基础土 方回填过早和回填方式不当 , 造成个别基础柱开裂 倾斜 , 为 了确保 工程质 量 , 必 须对 所有 影响 范 围内的 基础柱结构进行完整性检测 。但 由于该 区域地下水 位较高 , 如何能在避免大范围土方重新开挖 的同时 检测 出 已填 埋 的基 础柱 是 否 出现 开 裂 是一 个 急 需 解决 的 问题 。考 虑到 基础柱 与基 桩在 材料 、 性状 、 所 处条件等方面均具有相似性 , 我们决定尝试运用可 检测基桩桩身结构完整性的反射波法。根据反射波 法的理论假设和适用条件等 ,
3、结合工程实际情况进 行理论分析 , 并以某商住楼工程为试点开展 了检测 试验 工作 。 2工 程概 况 该工程采用天然地基浅基础 , 楼高 7层 基础采 用 C 2 5混 凝 土 持 力 层 为 卵 石层 基 础 主 要 设 计 参 数见 表 1 。基础采 用 大开挖施 工 , 柱混凝 土施 工完 毕 表 1 基础主要设计参数 注)设计柱高 H= 5 0 m。 数 天后 施 工方 为加 快施 工 进度 在柱 身混 凝 土 强 度 尚未 达到 设计 要求 时 即进 行 土 方 回填 加 上 施 工方法 不 当 造成 有 一根 基础 柱 在 回填 土 的 单 侧 挤 压 下 发 生 倾 斜 重 新
4、 开挖 后发 现柱 底 与基 础结 合 处 出现 明 显 断裂 现象 。业主 担心 邻近其它基础柱也存在 同样 问题 ,因 而委 托我 站 对有 怀疑 的 基础 柱进 图1 基础柱施工现场 行检测 , 基础柱施工现场如图 1所示。 3 反射 波 法适用 性 的理论 分析 反 射波 法一 般应 用在 基桩 桩身结 构完 整性 检测 分析中, 该法对于检测基桩存在的横向裂缝、 预制桩 接桩质量不 良、 灌注桩缩颈 、 孔洞等缺陷反映较为准 确 , 且操作简便 , 费用较低 适用于作为基桩桩身结 构 完 整性 的 普查 手段 , 并 为进 一 步进 行 承 载 力检 测 提供参考。 反射 波法 检
5、测桩 身 结 构完 整性 的基 本 原理 是 : 通过在桩顶施 加激振信号产生应力波 , 该应力波沿 桩身传播过程中 当遇到不连续界面( 如蜂窝 、 夹泥 、 断裂 、 孔洞等缺陷) 和桩底面时 , 将产生反射波 , 检测 分析反射波的延时 、 幅值和波形特征 就能判断桩身 结 构 完整性 。它 的理 论 基础是 一维 线弹 性杆 波动理 论 以平截面作为基本假定 即把桩视为连续弹性的 一 维均质杆件 且不考虑桩周土对沿桩身传播应力 波的影响 : 假定桩在变形时横截面保持为平面, 沿截 维普资讯 2 O o 5 年1 1 月 第l l 期 朱远航: 反 射波法 在基础 柱混凝 土缺陷 检测中的
6、 应用 N 0 V 2 O o 5 N 0 1 1 面有均布的轴向应力 因此一般要求受检桩的长细 比 、 瞬时 激励 脉 冲有 效 高频 分 量 的 波长 与 桩 的横 向 尺寸之 比均 宜大 于 5 O 根 据 反射 波 法 的原 理 , 对 比基础 柱 与 基 桩 的材 料 、 性状 、 施工情况和环境状况等 , 我们认为将反射 波法应用到基础柱结构完整性检测中 , 尤其是横 向 裂缝检 测 中是有完 全 可能 的 , 其 理 由如下 : ( 1 )基础 柱与 一般 T程 桩 的性 质相 类似 , 均 属混 凝土 竖 向构 件 而混 凝 土材 料 本 身 对应 力 波 衰减 的 影 响很
7、J 、 。 ( 2 )本工 程基 础柱 的实 际柱 高与柱 长之 比较 大 基本都在 5 倍以上( 3 3 0 0 6 0 0 = 5 5 倍) , 符合一维应 力波理论 的平截面假设。 ( 3 )土方 回填 后对 柱周边 产生 一定 的土 阻力 , 柱 高范 围 内土 阻力 大 小可 认 为是 线 性 增 大 使 得 分 析 基础柱应力波的传递更简单明了。 ( 4 )由于基础 柱与基 础 连接处 存在 截面 突变 , 刚 度增 大 , 其情 形类 似于 灌注 桩扩 颈 , 因此若 基础 柱全 高范围内混凝土质量较好且结构完整 则应 能检测 得出基础柱底反射 并以此作为柱身结构完 整的重 要标
8、志之一 。通过分析柱底反射波的波幅、 相位及 延时可对柱高范围内存在的缺陷进行判断。 图 2基 础柱 应 力 波检 测 原 理 示 意 图 与基桩类似 , 我们假设基础柱为一维线弹性杆 ( 如图 2 ) , 其长度 为 L, 横截 面积为 A, 弹性模量为 E , 质量密度为P, 弹性波速为c o= E p) , 广义波 阻抗 Z = A pC 经 推导得 出基础柱 的一维波 动方程为 : 0 2 u 一 0 2 U R 一 ( c n ) 0 2 -0 8 0 ( b )结构完整柱 假设基础柱 中某处阻抗发生变化 , 当应力波从 介质 I 进入介质 ( 其阻抗值分别为 z l 、 z 2 )
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- 反射 基础 混凝土 缺陷 检测 中的 应用
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